Карты, деньги для ствола: создана рентгеновская система диагностики деревьев
Ученые из Якутии сконструировали рентгеновский аппарат, который позволит выявлять гниль и другие повреждения внутри ствола растущего дерева, не нарушая его целостность. Принцип действия переносной установки очень схож с привычной всем флюорографией. Создатели прибора довольны его скоростью и ценой, а эксперты призывают не забывать о безопасности людей и указывают на ограничения применения нового оборудования.
Постучи по дереву
Специалисты Арктического государственного агротехнологического университета (Якутск) совместно с коллегами из центра промышленной радиографии «Цифра» разработали портативный приборный комплекс, способный с помощью рентгеновского излучения выявлять гниль или другие повреждения внутри ствола растущих деревьев, промышленной древесины и деревянных конструкций. При этом прибор не нарушает целостность материала. По мнению создателей, основные преимущества их разработки по сравнению с существующими аналогами — это скорость и простота измерения, а также компактность оборудования.
— При использовании оборудования, работающего на других принципах, на диагностику одного дерева уходит около получаса. С помощью нашего комплекса это время сокращается до пяти минут, — отметил в беседе с «Известиями» профессор кафедры «Технология и оборудование лесного комплекса» Арктического государственного агротехнологического университета Игорь Григорьев.
Использовать разработку предполагается для мониторинга состояния деревьев в лесах и лесопарковых зонах, выявления в городской черте хрупких растений, которые из-за внутренних повреждений могут внезапно упасть и повредить что-нибудь, а также для контроля состояния деревянных сооружений.
Существующие сегодня устройства для диагностики состояния древесины внутри ствола используют иглу, которая проникает внутрь растения и замеряет степень сопротивления материала. Другая технология основана на измерениях скорости распространения звуковых импульсов через древесину. Однако оборудование, созданное на основе этих принципов, стоит немалых денег, его сложно освоить неподготовленному оператору, а применение требует длительного времени.
Флюорография для леса
Разработка ученых из Якутии проста в использовании и в случае массового производства будет стоить дешевле аналогов. Для проверки дерева источник рентгеновского излучения устанавливается с одной стороны ствола, а приемник — с другой. Вес всей системы всего 10 кг, поэтому с ней легко может справиться один человек. При установке оборудования не требуется никакого дополнительного выравнивания или настроек перед работой. Снимок формируется всего за несколько секунд. При необходимости, повышая время сканирования, оператор может улучшить и качество изображения. Для проверки особо толстых стволов, перемещая прибор по их окружности, можно сделать несколько снимков, которые затем компьютерной программой объединяются в одно подробное изображение. Полученные снимки с GPS-координатами места съемки по Wi-Fi отправляются на ноутбук или смартфон оператора.
С помощью рентгеновского излучения внутри ствола можно определить любую гниль, сучки, трещины, посторонние включения и поражения насекомыми размером от 1 мм. Принцип анализа снимков дерева ничем не отличается от анализа при обычной медицинской флюорографии — в зависимости от изменения плотности материала, вызванного гниением или другими процессами, изображение становится либо светлее, либо темнее. Мощность рентгеновских аппаратов, необходимых для работы прибора, 100–300 Вт. При этом сила самого излучения составляет всего несколько ватт, поэтому никаких изменений в древесине произойти не может.
Размер участка ствола, который подвергается контролю, зависит от размеров принимающего рентгеновское излучение детектора. Они могут быть разных габаритов — от 2х3 см и более. По словам создателей устройства, для работы в парках, где много взрослых деревьев с толстыми стволами, больше всего подходит детектор 36х43 см.
В основу новой системы легли технологии, созданные для контроля состояния сварных соединений нефтегазовых труб. Только радиография древесины требует гораздо меньшей энергии рентгена, использующего для работы радиоактивное излучение. Соответственно, снижаются и требования к безопасности оборудования, содержащего радиоактивные элементы. Во время работы оператору достаточно отойти от прибора всего на несколько метров. Для дистанционного управления системой можно использовать пульт. А специальные рентгенозащитные экраны позволяют применять систему даже в людных местах.
Для правильного использования прибора необходим двусторонний доступ к дереву. Когда его нет, в качестве исключения можно проводить диагностику по излучению, рассеянному обратно — в сторону, где стоит источник. Но в таком случае качество снимков будет заметно ниже.
Цена вопроса
Если стоимость предложенной системы будет достаточно низкой, чтобы использоваться учеными, лесниками и коммунальными службами, то она обязательно будет востребована, уверен эксперт общественного совета при Министерстве природных ресурсов, координатор программы экологизации промышленности Центра охраны дикой природы Игорь Шкрадюк. По его словам, наиболее остро проблема состояния деревьев стоит в городах, где падающие от ветра неустойчивые стволы могут причинять значительный ущерб и даже приводить к смерти жителей.
— Для контроля за такими деревьями очень нужны объективные методы. Москва вполне может себе
позволить закупать такие системы, — уверен Игорь Шкрадюк.
Эксперт добавил, что хотя в лесу потенциальный ущерб от падающих деревьев значительно ниже, там также есть необходимость выборочно проверять стволы на определенных участках. При должном качестве снимков такой прибор сможет показывать даже отдельные ходы насекомых, что важно, чтобы принимать решение о вырубке, заметил активист.
Всякая научная разработка — это шаг вперед, напомнил «Известиям» доцент департамента экологической безопасности и менеджмента качества продукции Института экологии РУДН Владимир Пинаев. Но рентген — не единственное решение, считает он. Существуют и другие методы — например, магнитно-резонансная томография или сверление. Да, сверление наносит повреждения стволу, но рентген также не самый безопасный вид анализа. Даже в медицинских целях его не делают чаще, чем положено.
— Будут ли достаточно защищены люди, которые займутся исследованиями деревьев? — задается вопросом Владимир Пинаев.
По его мнению, любой источник радиоактивного излучения должен быть учтен согласно правилам. Возлагать такие обязательства на лесничества неразумно. К тому же рентген в отличие от магнитно-резонансной томографии делает снимок очень ограниченной проекции ствола, чего недостаточно для надежного контроля.
